Dans cette exercice, les capteurs ont pu transmettre leurs valeurs à la passerelle alors qu’elle se trouvait à 10km! Voici comment.

Petits rappels

LoRaWAN

Pour rappel, LoRaWAN (Long Range Radio Wide Area Network), est un protocol réseau bas débit et longue portée et très bas consommation, basé sur la technologie radio LoRa ( pour Long Range, nom donné à la couche physique radio-fréquenc)

Les objets (ou noeud) communiquant selon la technologie LoRa et, connectés à l’Internet via des passerelles, participant ainsi à l’Internet des objet.

Cette modulation est particulièrement performante pour les communications longue portée et bas débit.

Les puces LoRa de Semtech fonctionne sur des bandes fréquences 434 et 868MHz en Europe et 915MHz pour le reste du monde. La portée théorique en zone suburbaine est supérieure à 15km avec des débits compris entre 0,3 et 22kbps. La puissance d’émission est adaptative

Spreading Factor (SF)

La portée d’une communication LoRa est déterminée par sa bande passante, la puissance de sortie du signal ainsi que par le facteur d’étalement utilisé – Spreading Factor (SF). L’étalement du signal augmente sa portée, au détriment du débit car il est transmis sur une plus longue période

Dans cette exercice, j’ai utilisé la même puissant de sortie (14). Par contre j’ai varié le facteur d’étalement (SF).

But de cet exercice

C’est ce que je vais tester: la portée théorique! Pour cela, je vais utiliser trois noeuds qui enverront les valeurs des capteurs avec des Spreading Factors (SF) différents. Ma passerelle sera autonome. J’utiliserai une batterie de poche de 15000mA pour alimenter la passerelle mais aussi un petit routeur sans fils qui assura la connexion au Cloud, grâce à sa carte SIM et le réseau GSM/GPRS.

Dispositif

Vous trouverez la liste du matériel utilisé en bas de page.

Déroulement

Le déroulement sera simple. Je vais faire ces testes dans deux lieux différents avec une configuration différente du terrain.

La passerelle sera placée sur le toit de ma caravane tandis que les noeuds seront fixés sur le toit de ma voiture avec laquelle je roulerai dans un périmètre d’env 10km.

Noeuds fixés sur le toit de ma voiture

Pour le premier lieu, Je n’ai utlisé que deux nœuds. Les deux nœuds enverront les mesures (positions GPS et baromètre) toutes les deux minutes. D’abord, il enverra les mesures avec un SF7, puis un SF8 et un SF9, etc. Le deuxième nœud, enverra les mesures avec les SF10, SF11 et SF12.

Pour le deuxième lieu, j’ai utilisé 3 noeuds. Le premier noeud se chargera d’envoyer les mesures avec les SF7 et SF8. Le deuxième neoud utilisera les SF9 et SF10. Tandis que le dernier utilisera les SF11 et SF12.

SF = Spreading Factor

 

Résultats

Lieu 1: Le Mandement (GE)

Le cercle transparent à un rayon de 3km depuis la passerelle

 

Lieu 2: Lac de joux (VD)

Le cercle transparent à un rayon de 10km depuis la passerelle

Je suis satisfait de voir que ma passerelle fonctionne bien en mode autonome. C’est à dire, sans utiliser l’ASL fixe et une prise électrique. En effet, la batterie 15000mA a pu alimenter la passerelle. Quant au routeur, il a fonctionné sous sa propre autonomie avec sa batterie intégrée. La batterie portable de 15000mA n’a pas été nécessaire. Le routeur, qui a une carte GSM/GPRS, a pu transmettre les données traitées par la passerelle et les envoyer sur le Cloud.

En campagne genevoise
En revanche, je m’attendais à ce que la portée soit plus importante. En effet, la position la plus éloignée, n’était que d’un peu plus de 3 kilomètre pour un SF11, en campagne genevoise.

J’ai été également surpris que s’il n’y peu d’obstacles hauts, un SF7/9 peut aller jusuq’à un peu moins de 3 kilomètres. En revanche, même si le noeud se trouve à quelques centaines de mètres, il peut ne pas atteindre la passerelle, s’il se trouve dans une forêt et en altitude plus basse (voir les points noires « no »).

Une forêt peut donc être un obstacle suffisent pour une distance de moins d’un kilomètre.

Au Lac de joux
En revanche, j’ai été agréablement surpris que s’il y a aucun obstacle (à travers le lac) un SF7 peut transmettre des mesures à la passerelle jusqu’à 10km!! Une transmission avec un SF11 et 12 peut même aller au-delà des 10km alors que dans le versant plus montagneux (au niveau du village Le Lieu) ni un SF11 ou SF12 n’ont pu transmettre (points noirs « no »). J’aurais voulu aller encore plus loin mais la météo m’a pousser à revenir vers la passerelle.

J’ai pu encore constater que les transmissions avec un SF11 et SF12 n’ont pas toujours abouties. Je ne sais pas si la cause est mon nouveau et troisième noeuds mais j’ai refais le tour du lac en paramétrant le premier noeud avec un SF11 et le deuxième noeud avec un SF12.

Pour rappel un SF est un facteur d’étalement (Spreading factor)

Conclusion

On peut donc clairement en conclure que les obstacles, tel qu’une forêt, une colline ou des bâtiments sont à considérer. On voit bien que SF7 peut aller jusqu’à 10km alors qu’en campagne il ne dépasse pas 3km. Il faudrait encore faire d’autres exercices en variant la puissance de sortie et le facteur d’étalement (SF), dans deux configurations différentes du terrain, comme ci-dessus.

Pour l’heure, je vais me consacrer à la commande (orientation) de cameras en fonction de capteurs de mouvements et la transmission des informations à la (aux) camera(s) grâce à la technologie LoRa.

Matériel

Les noeuds

  • Processeur: ATSAMD21G18 @ 48MHz with 3.3V logic/power
  • Mémoire: 256KB odeFLASH + 32KB de RAM
  • Radio RFM95
  • Fréquence: 868Mhz
  • Uses the license-free ISM bands
  • +5 to +20 dBm up to 100 mW Power Output Capability
  • ~300uA during full sleep, ~120mA peak during +20dBm transmit, ~40mA during active radio listening.
  • Portée : 3 à 15km
  • Antenne: gain 2dB, Impédance de 50Ohm

La Passerelle

  • Raspberry Pi 3
  • Concentrateur IC880a

Pour plus d’information, veuillez consulter cette page

 

 

Dernière mise à jour: 3 janvier 2018 à 22:11  

Laisser un commentaire

*